Das Kunststoff-Zentrum SKZ hat Ende Mai ein zukunftsweisendes Forschungsvorhaben abgeschlossen, dessen Ziel es war, eine schnellere „Prüfmethode, mit der das Spannungsrissversagen von Kunststoffbauteilen unter Medieneinfluss erstmals quantitativ“ bewertbar ist zu entwickeln. Mit dem neuen Prüfkonzept ist laut SKZ erstmals „eine fundierte Lebensdauervorhersage“ möglich. Für die „Qualitätssicherung und Produktentwicklung in der kunststoffverarbeitenden Industrie“ sei dies ein großer Fortschritt.
„Spannungsrissversagen, das Versagen unter gleichzeitiger Einwirkung von mechanischer Belastung und chemischem Medium“ sei laut SKZ die häufigsten Schadensursachen bei Kunststoffbauteilen. „Die bislang genormten Verfahren, etwa gemäß ISO 22088“ erlaubten für gewöhnlich nur „ein qualitatives Materialranking“ und ermöglichten bislang kaum „eine verlässliche Lebensdauervorhersage“.
Das Projekt erhielt eine Förderung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (Programm der industriellen Gemeinschaftsforschung/IGF).
Schadensprävention bei Kunststoffbauteilen
„Die Methode erlaubt Aussagen darüber, wann ein Kunststoff unter definierten Prüfbedingungen – etwa Medium (z. B. Desinfektionsmittel, Öle), Lasthöhe und Temperatur – versagt“, erläutert das SKZ das Verfahren. „Grundlage ist ein eigens entwickelter, beheizbarer Messaufbau, der sich auf gängige Universalprüfmaschinen adaptieren lässt. Durch die gezielte Temperaturanhebung kann die Prüfung zeitlich stark beschleunigt werden (Zeit-Temperatur-Superpositionsprinzip). Der realisierte Messaufbau mit kontinuierlicher Kraft und Dehnungsmessung bietet einen besonderen Vorteil: Neben Versagenszeiten kann auch der Einfluss von Beanspruchungsdauer und Medium auf die Steifigkeit untersucht werden – etwa durch Weichmacherwirkung. Auch verarbeitungsbedingte Faktoren wie Eigenspannungen oder Molekülorientierungen lassen sich bewerten.“
Kooperationsprojekt entwickelt zudem neues Prüfgerät
In einem ergänzenden FuE-Kooperationsprojekt mit der IPT Institut für Prüftechnik Gerätebau GmbH & Co. KG wurde ein entsprechendes Prüfgerät mit mehreren Messstationen entwickelt, das derzeit über sechs autarke Messstationen verfüge. Das Gerät ermögliche eine „parallele Prüfungen mit unterschiedlichen Medien, Kunststoffen oder Prüfbedingungen (Temperatur, Versuchsart, Prüfparameter)“ und stehe „ab sofort am SKZ für industrielle Anwendungen zur Verfügung, um (zeitraffende) Prüfungen zur quantitativen Beurteilung der Medien-Spannungsrissbeständigkeit (Versagenszeiten sowie Kriechverformung) von Kunststoffen durchzuführen“. Gefördert wurde die Entwicklung des Messgerätes durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM).
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Abschlussbericht „Medienbedingtes Spannungsrissversagen“
